$W$ વજનનો એક ભારે સળિયો બે વ્યક્તિઓ દ્વારા તેના બંને છેડાઓ પરથી સમક્ષિતિજ સ્થિતિમાં પકડાયેલ છે. જો એક વ્યક્તિ અચાનક સળિયાને છોડી દે,તો બીજી વ્યક્તિ કેટલું બળ અનુભવશે?

એક સ્પૂલની આંતરિક અને બાહ્ય ત્રિજ્યા અનુક્રમે $r$ અને $R$ છે. તેની આંતરિક સપાટી પર એક દોરો વીંટાળેલો છે અને તેને ખરબચડી આડી સપાટી પર મૂકવામાં આવે છે. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ દોરાને $F$ બળ વડે ખેંચવામાં આવે છે. તો શુદ્ધ ગબડતી ગતિ (pure rolling) ના કિસ્સામાં:

$\ell$ લંબાઈના એક સાદા લોલકને એવી રીતે સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે કે તેની ખેંચાયેલી દોરી સમક્ષિતિજ રહે અને પછી તેને મુક્ત કરવામાં આવે છે. $L$ લંબાઈના એક સમાન સળિયાને,જે એક છેડેથી ધરી પર ફરે છે,તેને પણ તે જ સમયે તેની સમક્ષિતિજ સ્થિતિમાંથી મુક્ત કરવામાં આવે છે. જો તેમની ગતિ સિંક્રનસ (એટલે કે,સમક્ષિતિજની નીચે કોઈપણ ખૂણે $\theta$ પર તેમનો કોણીય વેગ સમાન હોય) હોય,તો સળિયાની લંબાઈ $L$ કેટલી હશે?

દ્રઢ પદાર્થની સામાન્ય ગતિને $(i)$ દ્રવ્યમાન કેન્દ્રની કોઈ અક્ષની આસપાસની ગતિ અને $(ii)$ દ્રવ્યમાન કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી તત્કાલીન અક્ષની આસપાસની ગતિના સંયોજન તરીકે ગણી શકાય. આ અક્ષો સ્થિર હોવી જરૂરી નથી. ઉદાહરણ તરીકે,આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ એક પાતળી સમાન તકતીને તેના પરિઘ પર એક દળરહિત લાકડી સાથે આડી રીતે વેલ્ડિંગ (દ્રઢ રીતે જોડાયેલ) કરેલ છે. જ્યારે તકતી-લાકડી તંત્રને આડા ઘર્ષણરહિત સમતલ પર ઉદગમબિંદુની આસપાસ $\omega$ કોણીય ઝડપ સાથે ફેરવવામાં આવે છે,ત્યારે કોઈપણ ક્ષણે ગતિને $(i)$ તકતીના દ્રવ્યમાન કેન્દ્રની $z$-અક્ષની આસપાસની ભ્રમણ ગતિ અને $(ii)$ તેના દ્રવ્યમાન કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી તત્કાલીન ઉભી અક્ષની આસપાસની ભ્રમણ ગતિ (જે બિંદુઓ $P$ અને $Q$ ના બદલાયેલા અભિગમ પરથી જોઈ શકાય છે) ના સંયોજન તરીકે લઈ શકાય છે. આ કિસ્સામાં બંને ગતિઓની કોણીય ઝડપ $\omega$ સમાન છે. હવે આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ બે સમાન તંત્રો ધ્યાનમાં લો: કિસ્સો $(a)$ તકતીનો ચહેરો ઉભો અને $x-z$ સમતલને સમાંતર છે; કિસ્સો $(b)$ તકતીનો ચહેરો $x-y$ સમતલ સાથે $45^{\circ}$ નો ખૂણો બનાવે છે અને તેનો આડો વ્યાસ $x$-અક્ષને સમાંતર છે. બંને કિસ્સાઓમાં,તકતીને બિંદુ $P$ પર વેલ્ડિંગ કરવામાં આવે છે,અને તંત્રોને $z$-અક્ષની આસપાસ અચળ કોણીય ઝડપ $\omega$ સાથે ફેરવવામાં આવે છે.
$1.$ તત્કાલીન અક્ષ (દ્રવ્યમાન કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી) ની આસપાસની કોણીય ઝડપ અંગે નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
$(A)$ તે બંને કિસ્સાઓ માટે $\sqrt{2} \omega$ છે.
$(B)$ તે કિસ્સા $(a)$ માટે $\omega$ છે; અને કિસ્સા $(b)$ માટે $\frac{\omega}{\sqrt{2}}$ છે.
$(C)$ તે કિસ્સા $(a)$ માટે $\omega$ છે; અને કિસ્સા $(b)$ માટે $\sqrt{2} \omega$ છે.
$(D)$ તે બંને કિસ્સાઓ માટે $\omega$ છે.
$2.$ તત્કાલીન અક્ષ (દ્રવ્યમાન કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી) વિશે નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
$(A)$ તે બંને કિસ્સાઓ $(a)$ અને $(b)$ માટે ઉભી છે.
$(B)$ તે કિસ્સા $(a)$ માટે ઉભી છે; અને કિસ્સા $(b)$ માટે $x-z$ સમતલ સાથે $45^{\circ}$ ના ખૂણે છે અને તકતીના સમતલમાં રહેલી છે.
$(C)$ તે કિસ્સા $(a)$ માટે આડી છે; અને કિસ્સા $(b)$ માટે $x-z$ સમતલ સાથે $45^{\circ}$ ના ખૂણે છે અને તકતીના સમતલને લંબ છે.
$(D)$ તે કિસ્સા $(a)$ માટે ઉભી છે; અને કિસ્સા $(b)$ માટે $x-z$ સમતલ સાથે $45^{\circ}$ ના ખૂણે છે અને તકતીના સમતલને લંબ છે.
પ્રશ્ન $1$ અને $2$ ના જવાબ આપો.

સ્થિર સ્થિતિમાંથી એક રિંગ ઉપર ટૉર્ક લગાડતાં,તે અચળ કોણીય પ્રવેગ $8 \ rad \ s^{-2}$ ની અસર હેઠળ ચાકગતિ શરૂ કરે છે. આ રિંગ $5 \ s$ માં કેટલાં પરિભ્રમણ કરશે? છઠ્ઠી સેકન્ડમાં આ રિંગ કેટલા પરિભ્રમણ કરશે? જો $6 \ s$ બાદ રિંગ ઉપર લાગતું ટૉર્ક શૂન્ય થઈ જાય,તો સાતમી સેકન્ડમાં આ રિંગ કેટલાં પરિભ્રમણ કરશે?

$2 \ kg \ m^2$ ની જડત્વની ચાકમાત્રા ધરાવતું એક પૈડું તેના કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી અને તેના સમતલને લંબ અક્ષ પર $60 \ rad \ s^{-1}$ ની ઝડપે ફરે છે। ઘર્ષણને કારણે, તે $5$ મિનિટમાં સ્થિર થઈ જાય છે। પૈડું ફરતું બંધ થાય તેના ત્રણ મિનિટ પહેલાં તેનું કોણીય વેગમાન કેટલું હશે?